Международная команда исследователей создала одноступенчатый процесс конверсии углекислого газа в топливо при помощи нетепловой плазмы. Новый метод сократит затраты на производство и выбросы углекислого газа в окружающую среду.
Несмотря на исследования в области зелёной экономики и поиск альтернативных источников энергии, потребность человека в углеводородном топливе не снижается. В процессе сжигания и переработки углеводородного топлива в окружающую среду выделяется большое количество углекислого газа (CO₂), избыток которого оказывает сильное воздействие на глобальный климат.
Для использования избыточного CO₂ ещё в начале XX века исследователи разработали способ переработки газа обратно в топливо. Конверсия достигается путём его гидратации методом Фишера-Тропша, для чего необходимы дорогие катализаторы. Процесс переработки проходит в несколько этапов и требует высокой температуры (200—400 ºC) и давления (10—40 ст.атм). Это очень энергозатратно, поэтому исследователи ищут альтернативные способы конверсии и подбирают разные катализаторы.
Команда учёных из Китая и США придумала использовать нетепловую плазму вместе с катализатором оксидом алюминия в методе Фишера-Тропша для сокращения времени на конверсию газа.
Нетепловая плазма представляет из себя газ комнатной температуры с заряженными частицами. Они активируют молекулы углекислого газа и водорода в закрытом реакторе, не требуя при этом повышенных температур и концентрирующего газ давления. Благодаря этому плазма преобразует углекислый газ (CO₂) в монооксид углерода (СО). Взаимодействие СО и водорода (H₂) образует воду (H₂O), метан (CH₄) и углеводороды С2+.
Данный метод позволил исследователям получить углеводороды при комнатной температуре (24 ºC) и обычном давлении (1 ст.атм). Таким образом, плазма удешевляет и упрощает синтез CO₂.
Исследователи планируют внедрить технологию в широкое производство и замкнуть производственную цепь, перерабатывая весь выделяемый углекислый газ. По словам учёных, замкнутая цепь не только снизит количество выбросов CO₂ в атмосферу, но и решит проблему с дефицитом топлива.
Материалы исследования опубликованы в статье «One-step plasma-enabled catalytic carbon dioxide hydrogenation to higher hydrocarbons: significance of catalyst-bed configuration» в журнале Green Chemistry Doi.org/10.1039/D0GC03779F.
